浪潮高性能计算用心良苦

浪潮高性能计算用心良苦
浪潮高性能计算用心良苦

浪潮高性能计算用心良苦

“浪潮高性能计算创新奖励基金”的超“大”支票无疑会给获奖者更多的鼓励。

2005年12月,浪潮高性能计算创新奖励基金管理委员会在京正式发布征集成果,对获奖项目、获奖机构或人员颁发奖励证书和奖金,同时发布2006年“浪潮高性能计算创新奖励基金”成果征集公告。

据IDC统计,中国的高性能计算市场年增长率达到20%~30%。近年来,高性能服务器的市场随着需求而迅猛增长:2003年,中国服务器市场上高性能服务器的销售量已经达到2.325万台;2004年高性能服务器的市场销售量有增无减,销售额却占据了整个服务器市场销售额的50%以上。而一直以来,这一市场基本上被国际厂商所垄断。

国产服务器厂商浪潮认为,中国的政府、服务器厂商以及相关的科研院所必须承担起高性能自主化和产业化的重任。浪潮服务器技术总监胡雷钧说,开放架构在高性能服务器领域的应用,使得国内厂商拥有与国外厂商同等的技术“起跑线”,将会为中国本土高性能服务器产业的兴起提供重要的发展契机。

据了解,“浪潮高性能计算创新奖励基金”,是国家“863

计划”计算机软硬件技术主题专家组与浪潮集团联合设立的一项长期的社会奖励基金。该奖励基金主要面向国内高性能计算机和商用高性能服务器系统的研究与开发领域,旨在鼓励国内在高性能领域的科技创新和技术成果转化,推动国内高性能计算领域的研究、开发和产业化。胡雷钧说,这是浪潮回报社会的一种方式。

胡雷钧介绍,高性能计算从市场应用角度大致分为两个部分:高性能科学计算(HPC)和高性能商用计算(HPS)。前者对服务器的计算性能提出了很高要求,主要应用在科学研究、地质勘探等领域; 后者则要求服务器具有强大的事务处理能力,在金融、证券、电力、税务等行业有着广泛的应用。高性能商用计算占到整个高性能计算市场份额的95%。

胡雷钧认为,国产高性能要实现产业化,需要着眼于占市场份额绝大部分的高性能商用计算市场,发展具有强大事务处理能力的高性能系统。这其中,实现应用的突破和创新才是创新的关键,高性能产业的发展重点应该是商用高端应用,围绕商用高端应用,重点发展高性能体系结构、操作系统与应用软件的应用价值。

我国高性能产业经过多年的发展,已经取得了长足的进步。据不完全统计,863项目在高性能计算领域已经鉴定的成果近400项,这些成果中已应用的成果有230多项,已形成产品并取得明显效益的有80多项。

但是,胡雷钧介绍,与国际先进水平相比较,我国高性能产业还存在较大差距,无论技术、应用,还是发展模式上都有待进一步提升。

要实现高性能应用的产业化,就需要建立完善的产业化转换机制,使最新的研究成果能够最迅速地转化为可以应用的产品。为此,我国在上个世纪80年代初便开始推动建立“产学研”工程。

科学研究只有服务于市场并真正转化成实用的成果才

能实现其意义,而在这个过程中,企业具有十分重要的作用,它是市场需求的直接接触者和将研发成果转化为产品的实

际执行者。企业的积极探索和主动推动,无疑加快了高性能计算产业化的步伐,而浪潮主动承担社会责任,设立“高性能计算创新奖励基金”的举动,确实是值得称道的。

LSF高性能分布运算解决方案

LSF高性能分布运算解决方案 一、系统组成 速度系统主要由IBM X3850 X5集群计算机、IBM X3650 M3 虚拟化服务器、Dell R5100图形工作站、存储系统组成。 IBM X3850 X5集群计算机:每个节点 4 颗CPU,每个 CPU 8核,主频 2.26GHz,节点内存 128GB。 IBM X3650 M3虚拟化服务器:每个节点 2 个 CPU,每个 CPU4核,主频 2.66GHz,节点内存 48GB。 Dell R5100图形工作站:每个节点包括 1个NVIDIA Quadro 6000 显示卡,主机CPU 主频为3.06 GHz,内存为 8GB,硬盘为 4*146GB。 存储系统:IBM DS5020 可用容量约为 12TB,由集群计算机、虚拟化服务器和图形工作站共享。 IBM X3850 X5计算集群运行用户的程序。 LSF高性能分布运算解决方案系统示意图 二、主要软件

1.操作系统:IBM X3850 X5集群计算机安装 64 位Windows2008 系统,IBM X3650 M3 安装Vmware ESX4.1系统,图形工作站安装64 位Windows2008 系统。 2.作业调度系统:Platform 公司的LSF。 3.应用软件:如表 1 所示。 名称厂家 LightTools ORA ZEMAX-EE Focus Software PADS ES Suite Ap SW Mentor Graphics Expedition PCB Pinnacle Mentor Graphics DxDesigner ExpPCB Bnd SW Mentor Graphics I/O Designer Ap SW Mentor Graphics Multi-FPGA Optimization Op S Mentor Graphics HyperLynx SI PI Bnd SW Mentor Graphics Questa Core VLOG Ap SW Mentor Graphics Precision RTL Plus Ap SW Mentor Graphics SystemVision 150 Ap SW Mentor Graphics FlowTHERM Parallel Ap SW Mentor Graphics Labview NI Code Composer Studio TI Quartus II Altera ISE Xilinx Vxworks Wind River Intel C++ Studio XE Intel MatLab及相关工具箱Mathworks Maple MapleSoft Oracle Oracle NX Mach 3 Product Design Siemens PLM Software ADAMS MSC

最新高性能计算平台设计方案模板

XXXX 高性能计算平台建设方案 XXXXX 2013年4月

目录 1 概述 (2) 1.1 背景概况 (2) 1.2 建设内容 (3) 1.3 设计原则 (3) 2 总体架构 (5) 3 高性能计算平台硬件系统 (6) 3.1 平台架构图 (6) 3.2 主要设备选型 (8) 3.3 Cluster集群系统 (9) 3.4 计算节点 (10) 3.5 管理节点 (10) 3.6 I/O存储节点 (11) 3.7 网络系统方案............................................................................... 错误!未定义书签。 3.8 管理网络 (12) 3.9 监控网络 (12) 3.10 存储系统 (12) 4 高性能计算平台软件系统 (13) 4.1 64位Linux操作系统 (13) 4.2 集群管理软件 (14) 4.3 作业调度系统 (14) 4.4 并行文件系统 (15) 4.5 集群并行计算环境 (15) 4.6 标准库函数 (16) 4.7 标准应用软件 (16) 5 项目经费预算 (17) 5.1 经费来源 (17) 5.2 经费支出预算 (17) 附页——高性能计算平台技术参数要求 (18)

1概述 1.1背景概况 20世纪后半期,全世界范围掀起第三次产业革命的浪潮,人类开始迈入后 工业社会——信息社会。在信息经济时代,其先进生产力及科技发展的标志就是 计算技术。在这种先进生产力中高性能计算机(超级计算机)更是具有代表性。 时至今日,计算科学(尤其是高性能计算)已经与理论研究、实验科学相并列,成为现代科学的三大支柱之一。 三种科研手段中,理论研究为人类认识自然界、发展科技提供指导,但科学 理论一般并不直接转化为实用的技术;实验科学一方面是验证理论、发展理论的重要工具,另一方面,它是在理论的指导下发展实用技术,直接为经济发展服务;计算科学的发展也有相当悠久的历史,只是在计算机这一强大的计算工具问世之前,计算只能利用人类的大脑和简单的工具,计算应用于科学研究有天然的局限性,限制了它作用的发挥;随着计算机技术的发展,使用科学计算这一先进的技术手段不断普及,逐渐走向成熟。科学计算可以在很大程度上代替实验科学,并能在很多情况下,完成实验科学所无法完成的研究工作。科学计算也直接服务于实用科技,并为理论的发展提供依据和机会。在许多情况下,或者理论模型过于复杂甚至尚未建立,或者实验费用过于昂贵甚至不允许进行,此时计算模拟就成为求解问题的唯一或主要手段了。 目前,高性能计算已广泛应用于国民经济各领域,发挥着不可替代的重要作用: a) 基础学科中深入的知识发现,问题规模的扩大和求解精度的增加需要更 高性能的计算资源。例如,计算立体力学、计算材料学、计算电磁学。 b) 多学科综合设计领域中大量多部门协同计算需要构建高性能的综合平 台。例如,汽车设计、船舶设计。 c) 基于仿真的工程科学结合传统工程领域的知识技术与高性能计算,提供 经济高效地设计与实践方法。例如,基于仿真的医学实践、数字城市模拟、核电、油田仿真工具、新材料开发、碰撞仿真技术、数字风洞。

高性能计算集群项目采购需求

高性能计算集群项目采购需求 以下所有指标均为本项目所需设备的最小要求指标,供应商提供的产品应至少大于或等于所提出的指标。系统整体为“交钥匙”工程,厂商需确保应标方案的完备性。 投标商在投标方案中须明确项目总价和设备分项报价。数量大于“1”的同类设备,如刀片计算节点,须明确每节点单价。 硬件集成度本项目是我校校级高算平台的组成部分,供应商提供的硬件及配件要求必须与现有相关硬件设备配套。相关系统集成工作由供应商负责完成。 刀片机箱供应商根据系统结构和刀片节点数量配置,要求电源模块满配,并提供足够的冗余。配置管理模块,支持基于网络的远程管理。配置交换模块,对外提供4个千兆以太网接口,2个外部万兆上行端口,配置相应数量的56Gb InfiniBand接口 刀片计算节点双路通用刀片计算节点60个,单节点配置2个CPU,Intel Xeon E5-2690v4(2.6GHz/14c);不少于8个内存插槽,内存64GB,主频≥2400;硬盘裸容量不小于200GB,提供企业级SAS或SSD 硬盘;每节点配置≥2个千兆以太网接口,1个56Gb InfiniBand 接口;满配冗余电源及风扇。 刀片计算节点(大内存)双路通用刀片计算节点5个,单节点配置2个CPU,Intel Xeon E5-2690v4;不少于8个内存插槽,内存128GB,主频≥2400;硬盘裸容量不小于200GB,提供企业级SAS或SSD硬盘;每节点配置≥2个千兆以太网接口,1个56Gb InfiniBand接口;满配冗余电源及风扇。 GPU节点2个双路机架GPU节点;每个节点2个Intel Xeon E5-2667 v4每节点2块NVIDIA Tesla K80GPU加速卡;采用DDR4 2400MHz ECC内存,每节点内存16GB*8=128GB;每节点SSD 或SAS硬盘≥300GB;每节点配置≥2个千兆以太网接口,1个56Gb/s InfiniBand接口;满配冗余电源及风扇。 数据存储节点机架式服务器2台,单台配置2颗Intel Xeon E5-2600v4系列CPU;配置32GB内存,最大支持192GB;配置300GB 2.5" 10Krpm

高性能计算云平台解决方案

高性能计算云平台 解决方案

目录 1概述 (3) 1.1建设背景 (3) 1.2设计范围 (3) 1.3总体设计原则 (3) 2系统平台设计 (4) 2.1项目需求 (4) 2.2设计思想 (5) 2.3云存储系统方案 (6) 2.4系统优势和特点 (6) 2.5作业调度系统方案 (8) 3系统架构 (9) 3.1cStor系统基本组成 (9) 3.2cStor系统功能描述 (10) 3.3Jobkeeper系统基本组成 (17) 4系统安全性设计 (20) 4.1安全保障体系框架 (20) 4.2云计算平台的多级信任保护 (21) 4.3基于多级信任保护的访问控制 (25) 4.4云平台安全审计 (28) 5工作机制 (31) 5.1数据写入机制 (31) 5.2数据读出机制 (32) 6关键技术 (33) 6.1负载自动均衡技术 (33) 6.2高速并发访问技术 (33) 6.3高可靠性保证技术 (33) 6.4高可用技术 (34) 6.5故障恢复技术 (34) 7接口描述 (35) 7.1POSIX通用文件系统接口访问 (35) 7.2应用程序API接口调用 (35) 8本地容错与诊断技术 (36) 8.1 cStor高可靠性 (36) 8.2 cStor数据完整性 (36) 8.3 cStor快照技术 (37) 8.4 Jopkeeper故障处理技术 (37) 9异地容灾与恢复技术 (39) 9.1cStor数据备份与恢复系统功能 (39) 9.2cStor异地文件恢复 (40)

1概述 1.1建设背景 云存储平台与作业调度为本次高性能计算总体解决方案的一部分。主要针对海量的数据的集中存储、共享、计算与挖掘,建立一套具有高可靠、可在线弹性伸缩,满足高吞吐量并发访问需求的云存储与计算平台。为数据存储和高效计算提供便捷、统一管理和高效应用的基础平台支撑。 1.2设计范围 本技术解决方案针对海量数据集中存储、共享与计算,提供从系统软硬件技术架构、原理、硬件选型、网络接入以及软件与应用之间的接口等方面的全面设计阐述。 1.3总体设计原则 针对本次工程的实际情况,充分考虑系统建设的建设发展需求,以实现系统统一管理、高效应用、平滑扩展为目标,以“先进、安全、成熟、开放、经济”为总体设计原则。 1.3.1先进性原则 在系统总体方案设计时采用业界先进的方案和技术,以确保一定时间内不落后。选择实用性强产品,模块化结构设计,既可满足当前的需要又可实现今后系统发展平滑扩展。 1.3.2安全性原则 数据是业务系统核心应用的最终保障,不但要保证整套系统能够7X24运行,而且存储系统必须有高可用性,以保证应用系统对数据的随时存取。同时配置安全的备份系统,对应用数据进行更加安全的数据保护,降低人为操作失误或病毒袭击给系统造成的数据丢失。 在进行系统设计时,充分考虑数据高可靠存储,采用高度可靠的软硬件容错设计,进行有效的安全访问控制,实现故障屏蔽、自动冗余重建等智能化安全可靠措施,提供

哈尔滨工业大学高性能计算服务收费方案(试行)

哈尔滨工业大学高性能计算服务收费方案(试行) 一、收费标准 哈尔滨工业大学高性能计算中心具备每秒万亿次以上的计算峰值,计算机集群系统投入大、运行和维护费用高,拟对使用高性能计算的校内外用户进行有偿服务,收费标准如下: ●帐号管理费:校内用户1000元/帐号;校外用户2000元/帐号; ●付费排队方式:校内用户0.5元/CPU核小时;校外用户1元/CPU核小 时 ●付费独占方式:校内用户40元/节点/天;校外用户80元/节点/天。根据 用户需要进行资源配置,无需排队。 *付费排队用户的程序运行时间按Walltime统计为标准,Walltime=(作业结束时间-作业开始时间) CPU核占用数量 条款说明: 1.本平台严禁用于涉密科研项目使用; 2.受停电、设备故障等因素影响的作业机时不计费; 3.付费排队用户使用的最大核数不超过32个; 4.缴费方式:付费排队用户根据计算需求预存一定费用,以100小时为最小单 位,若预缴费用不足时,须在计算完毕15天内补交;若预缴费用有剩余时,可保留至下次计算时使用,注销账号时可申请退还剩余费用; 5.用户项目完成后或因某些特殊原因需停止使用时,可以按实际使用的CPU 核小时数进行结算;

6.在帐号有效期内,为付费排队用户提供50G,付费独占方式用户提供100G 免费存储空间,超出部分按照具体情况收取费用; 7.用户计算结果最长保存时间为20天; 8.用户提交的作业,应服从系统管理员的调度、管理。 二、经费用途 机器运行所收费用主要用于补充维持机器正常运行所需经费的不足,如水电费、设备维护费、机房条件保障所需费用、引进新软件、以及软件升级等。 三、激励政策 1.注重社会效益,优先保证对高性能计算需求迫切的用户使用,特别是冲击国 际前沿水平的、涉及重大基础理论研究或涉及国民经济重大应用的国家级课题。 2.为了满足部分院系、研究所、研究中心及国家重大科研项目组和国际合作项 目组对高性能计算资源的需求,经“哈工大高性能计算平台专家组”评议以及高性能计算中心审批,可申请专用计算资源,申请的计算资源一般不超过本系统总计算资源的20%。 3.免费提供必要的技术支持和相应服务。 4.对于有合作研发和编程需求的用户(包括程序移植、优化、并行工作),将视 成果预期和可能,酌情而定,并采取有偿服务方式。 本《收取方案》的解释权属哈尔滨工业大学高性能计算中心,并将在实施过程中不断完善。

高性能计算解决方案

行业需求 目前在高性能计算平台的选择上,主流的有对称多 处理器(SMP)和PC 服务器集群(Cluster)两种架构选 择。前者可以满足大多数应用程序的运行需求,但是 价格相对较高,对于经费有限的用户,难于满足对计 算能力的需求; 后者需要应用具有良好的可扩展性, 而且由于单节点的内存大小受到限制,对于某些对 内存数量需求大的应用来说需要增加很多通信开销, 降低了处理效率。而且部件的增多也造成系统总体 可靠性的降低和总体运作成本的增加。高性能计算解决方案 IBM 解决方案考虑到本平台需要同时支持以上几种应用的需求,因此IBM 公司建议在总体架构上建议采用对称多处理器(SMP)服务器和PC 服务器集群架构混合的思路,通过跨平台资源调度软件建立统一的计算网格环境,实现经济性和实用性的统一; 在数据存储方面,建议采用SAN 架构的存储服务器,与专用的I/O 节点相连接,计算节点通过网络并行文件系统访问外存储系统,形成一个数据网格系统,为用户和应用程序屏蔽访问异质文件系统的复杂性。逻辑架构如下图所 示: 通过这样模块化的设计,中心可以形成一个开放的、 易于扩展的、高性能的信息处理与交换系统,实现一 个高吞吐率的海量计算、海量存储和海量通讯服务 平台,为中心的研究和开发工作提供良好的支持。在SMP 服务器方面,由于大多数基于OpenMP 的应用扩展性有限,当CPU 超过16个时不会有性能上很大的提升,而基于MPI 的应用则更适合采用集群方式,因此,我们推荐采用多台16个CPU 的系统作为 应用门户 统一的 集群系统管理 SMP 服务器 集群 子集群 Linux 集群子集群 存储服务器 跨平台资源调度软件并行文件系统高性能计算解决方案

高性能计算(HPC)数据中心解决方案

解决方案简介 面临的挑战 随着当前信息的爆炸式增长,以及在使用基于x86微芯片的通用硬件方面的不断创新,通常是由多台机器来提供计算以共同执行非常复杂的任务。这使得网络成为一个至关重要的HPC 组件。解决方案 瞻博网络提供一种高速的HPC 数据中心网络解决方案。此HPC 基础架构非常适合于那些希望近距离互连多台10GbE 服务器,而且延迟时间不能超过亚微秒的客户。优势 ? 基于10GbE 接入的模块化网络设计? 支持极大规模的低延迟连接? 提供多种功能来满足端到端的应用需求 高性能计算(HPC )数据中心解决方案 瞻博网络HPC 解决方案能够帮助客户执行密集的计算任务,并提供最大的网络效率和可靠性 面临的挑战 随着高性能集群解决方案和超级计算的日渐增加,越来越多的行业开始转向多节点集群应用。采用HPC 技术背后的主要驱动因素是越来越多的用户可以访问不断增加的数据量,这就需要进行计算以处理这些数据。由于基于以太网的集群解决方案的普及,以及在高性能业务中进行密集型计算和建模所带来的价值,很多企业开始重新审视计算集群为他们带来的经济效益。下面是多个行业从HPC 技术获得明显收益的实例: ? 设计工作室依靠计算集群来进行动画和视觉效果的渲染和建模。? 工程和建筑公司使用HPC 进行建模和3D 成像。? 石油和能源公司使用HPC 进行建模和地震研究。? 生物技术公司利用HPC 进行建模和预测性模型分析。? 投资公司和银行利用HPC 进行算法交易建模和快速市场分析。? 零售公司利用HPC 获得市场情报和进行基于视频的业务分析。? 学术界始终在挑战可以实现的最大计算能力。 一般说来,这些计算挑战对于网络提出了一系列极为苛刻的要求。局域网的最初设计目的是将相对较近的最终用户工作站连接在一起,并支持这些工作站与远程网络进行通信。HPC 网络对于网络的要求主要是服务器与服务器的连接性,局域网应用与现代数据中心在通信流量模式上有很大差距,与HPC 数据中心的差距就更大了。由于这些因素,我们看到以太网大约只服务于一半的HPC 市场,In? niband 还占有显著的市场份额。一直以来,Infiniband 都被视作服务于那些低延迟和极高性能的HPC 集群应用的传统技术。 不单单是现有的局域网架构不能很好地支持HPC 基础架构(瞻博网络基于1GbE 的集群交换fabric 技术可以解决这一问题),而且,长期以来以太网技术(实际上是局域网的基础)也缺乏某些HPC 集群所需的高性能特征。随着10GbE 的商业化,基于以太网的HPC 解决方案开始具有技术可行性和出色的经济性。

高性能计算平台建设方案

高性能计算平台建设方案1.验证理论、发展理论的重要工具,另一方面,它是在理论的指导下发展实 用技术,直接为经济发展服务;计算科学的发展也有相当悠久的历史,只是在计算机这一强大的计算工具问世之前,计算只能利用人类的大脑和简单的工具,计算应用于科学研究有天然的局限性,限制了它作用的发挥;随着计算机技术的发展,使用科学计算这一先进的技术手段不断普及,逐渐走向成熟。科学计算可以在很大程度上代替实验科学,并能在很多情况下,完成实验科学所无法完成的研究工作。科学计算也直接服务于实用科技,并为理论的发展提供依据和机会。在许多情况下,或者理论模型过于复杂甚至尚未建立,或者实验费用过于昂贵甚至不允许进行,此时计算模拟就成为求解问题的唯一或主要手段了。 目前,高性能计算已广泛应用于国民经济各领域,发挥着不可替代的重要作用: a) 基础学科中深入的知识发现,问题规模的扩大和求解精度的增加需要更高性能的计算资源。例如,计算立体力学、计算材料学、计算电磁学。 b) 多学科综合设计领域中大量多部门协同计算需要构建高性能的综合平台。例如,汽车设计、船舶设计。

c) 基于仿真的工程科学结合传统工程领域的知识技术与高性能计算,提供经济高效地设计与实践方法。例如,基于仿真的医学实践、数字城市模拟、核电、油田仿真工具、新材料开发、碰撞仿真技术、数字风洞。 d) 高性能计算提升众多行业服务、决策的时效性,提高经济效益。例如,实时天气预报、城市交通控制、视频点播服务、动漫设计、网络游戏、基于RFID 的货物跟踪、智能电子商务。 e) 数据密集型应用需要高性能数据处理,以应对数据爆炸式增长带来的难题。例如,高能物理实验数据处理、遥感数据处理、商业智能、生物信息学、RFID 数据挖掘、金融业分析抵押借贷、移动电话流量分析。 1.1建设内容 高性能计算平台是面向全校提供高速计算服务的公共计算平台,主要运行科研计算任务,并且能够根据应用任务对硬件资源的不同需求,动态分配和调整平台资源,管理计算作业。用户通过校园网或VPN远程提交计算作业、获取计算结果,并能够根据权限调整,实现权限控制,硬件细节对用户透明。用户界面实现图形化交互窗口和SSH登陆相结合方式。 平台的主要硬件设备有:管理节点、计算节点、存储IO节点、Infiniband交换机、高速存储、千兆以太网交换机;软件方面有:64位Linux操作系统、并行开发环境、并行文件系统、作业调度管理系统、硬件集群管理系统等,利用高速infiniband网络互联构成计算环境,通过并行计算支撑软件和作业调度系统使它们协同工作。 平台支持同时运行Ansys、Fluent、Gauss、Materials Studi、ADMS、Opera、HFSS、MTSS、MAGIC、CST、Icepak等商业软件,并支持C(C++)、Fortran77/90等语言的编译和运行环境,以保证学院自编应用程序的计算求解需求。

“高性能计算”重点专项2016年度

“高性能计算”重点专项2016年度 项目申报指南 依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》,科技部会同有关部门组织开展了《高性能计算重点专项实施方案》编制工作,在此基础上启动“高性能计算”重点专项2016年度项目,并发布本指南。 本专项总体目标是:在E级计算机的体系结构,新型处理器结构、高速互连网络、整机基础架构、软件环境、面向应用的协同设计、大规模系统管控与容错等核心技术方面取得突破,依托自主可控技术,研制适应应用需求的E级(百亿亿次左右)高性能计算机系统,使我国高性能计算机的性能在“十三五”末期保持世界领先水平。研发一批重大关键领域/行业的高性能计算应用软件,建立适应不同行业的2—3个高性能计算应用软件中心,构建可持续发展的高性能计算应用生态环境。配合E级计算机和应用软件研发,探索新型高性能计算服务的可持续发展机制,创新组织管理与运营模式,建立具有世界一流资源能力和服务水平的国家高性能计算环境,在我国科学研究和经济与社会发展中发挥重要作用,并通过国家高性能计算环境所取得的经验,促进我国计算服务业的产生和成长。 本专项围绕E级高性能计算机系统研制、高性能计算应用软 —1—

件研发、高性能计算环境研发等三个创新链(技术方向)部署20个重点研究任务,专项实施周期为5年,即2016年—2020年。 按照分步实施、重点突出原则,2016年启动项目的主要研究内容包括:E级计算机总体技术及评测技术与系统,高性能应用软件研发与推广应用机制,重大行业高性能数值装臵和应用软件,E级高性能应用软件编程框架及应用示范,国家高性能计算环境服务化机制与支撑体系,基于国家高性能计算环境的服务系统等重大共性关键技术与应用示范研究,以及新型高性能互连网络、适应于百亿亿次级计算的可计算物理建模与新型计算方法等基础前沿研究。2016年在三个技术方向启动10个任务。 针对任务中的研究内容,以项目为单位进行申报。项目设1名项目负责人,项目下设课题数原则上不超过5个,每个课题设1名课题负责人,每个课题承担单位原则上不超过5个。 1.E级高性能计算机系统研制 1.1 总体技术及评测技术与系统研究(重大共性关键技术类) 研究内容:研究提出我国高性能计算机系统发展技术路线图和总体技术方案。研究我国高性能计算技术标准体系和核心标准,推动高性能计算机、高性能计算应用和高性能计算环境的协调均衡发展。研究E级高性能计算机评测方法与技术,发展体现应用特点的基准测试程序集,对E级高性能计算机系统进行全面评测,以评测促进研究工作。 —2—

【高性能计算中心】高性能计算中心项目详细设计方案

高性能计算中心项目详细设计方案 1

目录 1 系统方案详细设计 (4) 1.1 计算系统 (4) 1.1.1 计算系统需求分析 (4) 1.1.2 刀片集群 (5) 1.1.3 SMP胖节点 (8) 1.1.4 Intel E5-2600v2处理器性能优势 (9) 1.1.5 AMD Opteron 6300系列处理器优势 (11) 1.2 网络系统 (16) 1.2.1 管理网络 (17) 1.2.2 万兆核心网络 (17) 1.2.3 Infiniband计算网 (18) 1.3 存储系统 (20) 1.3.1 高性能集群存储的需求特点 (20) 1.3.2 ParaStor200并行存储系统 (21) 1.3.3 文件服务器存储系统 (24) 1.4 前后处理节点 (24) 1.5 集群管理运维系统 (25) 1.5.1 管理/登陆节点 (25) 1.5.2 ClusKVM监控管理系统 (25) 1.5.3 集群管理系统 (26) 1.5.4 集群计费软件系统 (33) 1.5.5 集群节能软件系统 (35) 1.5.6 运维辅助软件 (36) 1.5.7 作业调度系统 (37) 1.6 安全系统 (41) 1.6.1 高性能集群整体安全解决方案 (41) 1.6.2 主机与应用安全(计算环境安全设计) (42) 1.6.3 区域边界安全设计 (45) 2

1.6.4 边界完整性检查 (46) 1.6.5 通信网络安全设计 (47) 1.6.6 系统管理 (48) 1.6.7 审计管理 (49) 1.6.8 安全管理体系 (49) 1.6.9 安全系统配置清单 (49) 1.7 集群基础软件环境 (50) 1.7.1 操作系统 (50) 1.7.2 编译环境 (50) 1.7.3 并行环境 (52) 1.7.4 数学库 (54) 1.8 终端 (56) 3

高性能计算系统设计方案

高性能计算系统 方案设计 第1章需求分析 1.1 高性能计算的和大规模数据处理的应用 高性能计算作为一种先进的科研手段,在国的应用发展很快,得到了普遍的重视,近年来国家投入逐年加大。 高性能计算的应用条件已经成熟,表现在: ◆价格相对低廉的高性能机群系统为高性能计算应用提供了物质基础; ◆高性能计算应用的技术门槛逐渐降低; ◆国家鼓励相关单位做高性能计算的研究,相关投入不断加大; ◆很多高校的科研人员使用高性能计算手段,取得了很好的成果。 1.1.1 计算机架构 由于各学科高性能计算应用软件种类繁多,各种软件的应用特点也各不相同,对计算资源的需求存在差别,方案的设计需要充分考虑到实际应用的特点。 作为高性能计算基础设施的核心,现代高性能计算机的发展从20世纪70年代的向量计算机开始,也已经有了30年的发展历程。先后出现了向量机、多处理器并行向量机、MPP 大规模并行处理机、SMP对称多处理机、DSM分布式共享存储计算机、Constellation星群系统、Cluster集群系统、混和系统等多种主体的架构,并分别在不同的时期占据着应用的主流。 开放的Cluster集群系统具有较多的优势,已经占据了目前高性能计算机的主流位置,在TOP500中占据了约80%的份额,在中小规模的高性能计算系统中更是占据统治地位。

1.1.2 软件的并行特点 按照应用程序是否为并行程序,可以分为如下几类: ◆串行程序 程序运行中只有一个进程或线程。串行程序不能利用高性能计算机多个处理器的并行特点,但可以同时运行程序的多个任务或算例。 ◆共享存并行程序 程序运行中可以有多个进程或多个线程,可以使用多个处理器进行并行计算。但这种并行程序不能在分布式存的机群系统上运行。 ◆消息传递并行程序 消息传递式并行程序可以在所有架构的计算机上运行,可以同时使用数目很多的处理器,以加速程序的运行。 在高性能集群系统上,各种程序都可以运行,可以使用集群系统的一个CPU,一个节点或多个节点。

高性能计算平台解决方案

高性能计算平台解决方案

目录 1概述 (4) 1.1建设背景 (4) 1.2设计范围 (4) 1.3总体设计原则 (4) 2系统平台设计 (6) 2.1项目需求 (6) 2.2设计思想 (7) 2.3云存储系统方案 (7) 2.4系统优势和特点 (8) 2.5作业调度系统方案 (10) 3系统架构 (11) 3.1平台系统基本组成 (11) 3.2平台系统功能描述 (13) 3.3Jobkeeper系统基本组成 (20) 4系统安全性设计 (23) 4.1安全保障体系框架 (23) 4.2云计算平台的多级信任保护 (25) 4.3基于多级信任保护的访问控制 (30) 4.4云平台安全审计 (32) 5工作机制 (36) 5.1数据写入机制 (36) 5.2数据读出机制 (37) 6关键技术 (39) 6.1负载自动均衡技术 (39) 6.2高速并发访问技术 (39) 6.3高可靠性保证技术 (40) 6.4高可用技术 (40) 6.5故障恢复技术 (41) 7接口描述 (42) 7.1POSIX通用文件系统接口访问 (42) 7.2应用程序API接口调用 (42) 8本地容错与诊断技术 (43) 8.1 平台高可靠性 (43) 8.2平台数据完整性 (43) 8.3平台快照技术 (44) 8.4Jopkeeper故障处理技术 (44) 9异地容灾与恢复技术 (46) 9.1平台数据备份与恢复系统功能 (46) 9.2平台异地文件恢复 (47)

1概述 1.1建设背景 云存储平台与作业调度为本次高性能计算总体解决方案的一部分。主要针对海量的数据的集中存储、共享、计算与挖掘,建立一套具有高可靠、可在线弹性伸缩,满足高吞吐量并发访问需求的云存储与计算平台。为数据存储和高效计算提供便捷、统一管理和高效应用的基础平台支撑。 1.2设计范围 本技术解决方案针对海量数据集中存储、共享与计算,提供从系统软硬件技术架构、原理、硬件选型、网络接入以及软件与应用之间的接口等方面的全面设计阐述。 1.3总体设计原则 针对本次工程的实际情况,充分考虑系统建设的建设发展需求,以实现系统统一管理、高效应用、平滑扩展为目标,以“先进、安全、成熟、开放、经济”为总体设计原则。 1.3.1先进性原则 在系统总体方案设计时采用业界先进的方案和技术,以确保一定时间内不落后。选择实用性强产品,模块化结构设计,既可满足当前的需要又可实现今后系统发展平滑扩展。 1.3.2安全性原则 数据是业务系统核心应用的最终保障,不但要保证整套系统能够7X24运行,而且存储系统必须有高可用性,以保证应用系统对数据的随时存取。同时配置安全的备份系统,对应用数

看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络

看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络 在大规模并行计算和机群等高性能计算系统中,处理器之间或计算节点之间的快速互联网络的重要程度并不亚于处理器本身。在早期的大型计算系统中,处理器之间的通信一直被所采用的互联网络(通常是以太网)延时 大、带宽不足等因素所牵制;如今,Myrinet、QsNet、SCI以及刚刚兴起的Infiniband等多种专用高速互联网络的成功应用,使得这种状况发生很大改观的同时,也使得高性能计算系统内部互联网络的选择成了一门学问。 高性能计算系统的互联方式有很多种,最初的机群系统是基于LAN技术的,也就是以最普通的以太网(Ethernet)作为数据交换媒介。其优势在于可以方便地增加计算节点到集群系统中,但是其缺点也很多,传输速度较慢,复杂的协议造成非常高的延时,并且限制了扩展性。各种各样的专用高速互联网络应运而生,最为典型的有Myrinet、QsNet,以及最近几年兴起的Infiniband,它们为集群系统提供了构建高带宽、低延时数据交换环境的可行条件。 广为应用的Myrinet Myrinet是目前机群系统中应用最为广泛的互联网络。Myricom公司从1994年就开始销售第一代Myrinet产品,当时只是作为以太网络的第二选择来实现机群系统中的节点互联,除了100MB/s 的高带宽外,它的主要优势是小数据量延时,只有10m~15ms,这与当时Convex、、SGI等公司在并行系统中使用的专有网络的高延迟形成鲜明对比。此后随着软硬件的不断升级,Myrinet更是成为了机群制造商的第一选择,直到今天这种优势依然存在。 同Infiniband一样,Myrinet使用全双工链路,并且通过远程内存存取(Remote Direct Memory Access,RDMA)对其他主适配器卡(称为Lanai)的远程内存进行读/写操作,这些卡以与之连接的主机-X总线为接口界面。 最新一代的Myrinet使用了光纤作为信号传输通道,这不仅在连接方面有了很大的灵活性,而且也给信号高速传输提供了足够空间。但同时不可忽略的是,由于光纤电缆和连接器都很“娇气”,很容易在机群节点维护的过程中受损,可靠性方面值得关注。 目前Myrinet已经有8~128口交换机提供。从Myricom自己提供的最新测试数据来看,使用业界惯用的MPI Ping-Pong测试方法,其带宽为230MB/s,MPI延时为10ms。 快速可靠的QsNet QsNet是Quadrics公司的产品,该技术的起源可以追溯到早期一家德国公司Meiko,它专门研制称号为CS-1、CS-2的并行计算系统,在当时的CS-2系统中就包括了一种很好的对数网络,在Meiko公司倒闭的时候,这种网络作为单独的产品保留并被一家意大利公司Alenia接手,放置在一个独立的公司Quadrics中运营。后来由于Digital/Compaq公司选择了QsNet作为其AlphaServer SC 系列高性能计算机的互联网络而一举成功。不过事实也证明,QsNet是一种快速、可靠的网络系统。从两年前开始,该技术也逐渐在机群系统中得到应用。

高性能计算系统技术方案建议书

××× 高性能计算系统技术方案建议书 中国惠普有限公司 2005.6

目录 第一章概述 (3) 1.1高性能计算环境发展的趋势 (3) 1.1.1 更高、更全面的性能要求 (3) 1.1.2 向通用化方向发展 (4) 1.1.3 更加严格的预算约束 (4) 1.1.4 使用商品化部件 (5) 1.2高性能计算应用的特点 (5) 1.3高性能计算主机性能评价体系 (6) 第二章设计方案 (9) 2.1系统设计原则 (9) 2.2总体方案结构 (10) 2.3SMP计算服务器方案 (12) 2.3.1 CPU内存配置数量计算 (12) 2.3.2 SMP计算服务器型号及配置 (13) 2.3.3 基于EPIC的安腾芯片技术 (15) 2.3.4 高性能计算环境HP-UX 11i TCOE (19) 2.3.5 计算任务提交及管理 (19) 2.3.6 HP rx8620计算服务器的特点和优势 (21) 2.4C LUSTER计算集群方案 (22) 2.4.1 HP Cluster计算集群结构 (22) 2.4.2 Cluster节点系统配置 (24) 2.4.3 节点互连、管理和用户网络 (26) 2.4.4 Cluster计算集群节点管理 (28) 2.4.5 Cluster计算集群作业管理 (29) 2.4.6 HP Cluster计算集群的特点和优势 (30) 2.5高性能计算外接存储需求分析 (30) 2.6HP方案的优势 (32) 附件HP的HPC应用及成功案例 (34) 1HP的基础研究和国防研究HPC解决方案 (36) 2HP面向计算机辅助工程(CAE)的HPC解决方案 (39) 2.1 HP基于网络的一体化和虚拟化CAE解决方案 (39) 2.2 HP全面和丰富的CAE应用软件 (41) 2.3 HP 面向CAE的HPC解决方案在中国国内的应用 (43) 2.4 HP 面向CAE的HPC解决方案的成功应用实例 (44)

高性能计算平台设计方案模板

高性能计算平台建设方案 2013年4月

目录 1 概述 ........................................................................................................... 错误!未指定书签。 1.1 背景概况..........................................................................................错误!未指定书签。 1.2 建设内容..........................................................................................错误!未指定书签。 1.3 设计原则..........................................................................................错误!未指定书签。 2 总体架构 ................................................................................................... 错误!未指定书签。 3 高性能计算平台硬件系统........................................................................ 错误!未指定书签。 3.1 平台架构图......................................................................................错误!未指定书签。 3.2 主要设备选型..................................................................................错误!未指定书签。 3.3 集群系统..........................................................................................错误!未指定书签。 3.4 计算节点..........................................................................................错误!未指定书签。 3.5 管理节点..........................................................................................错误!未指定书签。 3.6 存储节点..........................................................................................错误!未指定书签。 3.7 网络系统方案..................................................................................错误!未指定书签。 3.8 管理网络..........................................................................................错误!未指定书签。 3.9 监控网络..........................................................................................错误!未指定书签。 3.10 存储系统..........................................................................................错误!未指定书签。 4 高性能计算平台软件系统........................................................................ 错误!未指定书签。 4.1 64位操作系统...............................................................................错误!未指定书签。 4.2 集群管理软件..................................................................................错误!未指定书签。 4.3 作业调度系统..................................................................................错误!未指定书签。 4.4 并行文件系统..................................................................................错误!未指定书签。 4.5 集群并行计算环境..........................................................................错误!未指定书签。 4.6 标准库函数......................................................................................错误!未指定书签。 4.7 标准应用软件..................................................................................错误!未指定书签。 5 项目经费预算............................................................................................ 错误!未指定书签。 5.1 经费来源..........................................................................................错误!未指定书签。 5.2 经费支出预算..................................................................................错误!未指定书签。附页——高性能计算平台技术参数要求 ....................................................... 错误!未指定书签。

高性能计算平台可行性报告

高性能计算平台可行性报告

目录 1 高性能计算机简介 (1) 1.1 什么是高性能计算机 (1) 1.2 为什么需要高性能计算机 (1) 1.1高性能计算机性能衡量标准 (2) 1.2高性能计算机可以做什么 (3) 1.2.1 高性能计算与石油勘探 (4) 1.2.1高性能计算与现代农业 (6) 1.2.2高性能计算与生命科学 (8) 1.2.3高性能计算与计算机辅助工程(CAE) (10) 2建立高性能计算中心的必要性 (12) 2.1高性能计算中心建设意义 (13) 2.2高性能计算中心可提升的科研实力 (14) 2.3高性能计算中心可提高经济竞争力 (18) 2.4高性能计算中心可提升国防实力 (19) 2.5高性能计算中心可提高在国际上的地位 (21) 3建设高性能计算中心的意义 (24) 3.1树立高端IT产业案例,打破国外IT产品垄断 (24) 3.2加强科技交流,扩大合作的领域和范围。 (25)

1 高性能计算机简介 1.1 什么是高性能计算机 高性能计算机,或称超级计算机,是一套计算性能强大,具有大规模存储空间和完整的软件系统,并且价格十分昂贵的计算机,是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机。其性能远超普通的个人计算机和通用服务器,具有无与伦比的计算能力。 高性能计算机通过并行计算来实现超高的计算性能,并行计算即将多个处理器通过网络连接,并以一定的方式将其有序地组织起来,同时对多个任务或多条指令、或对多个数据项进行处理,以达到快速求解一个计算问题的目的。 高性能计算机多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。目前的高性能计算机的主要架构是集群架构。集群架构是将大量的服务器通过专用网络连接起来,让所有的服务器协调工作来完成一个计算任务。在用户看来,整个集群就是一台高性能计算机,管理和操作就像管理一台计算机一样简单。不同的是这台计算机具有超强的计算能力。 1.2 为什么需要高性能计算机 高性能计算机构建的主要目的有两个: 其一是缩短计算时间。某些科研计算任务,仅凭一台或者几台服务器来进行运算,可能需要几个月、几年或者更长的时间。如果说科研人员把时间都浪费在等待运算结果上,科学研究就没有进步的可能。 而利用由大量服务器构成的集群架构的高性能计算机来进行计算,会大大缩短计算时间。就好像一个人砌一堵墙需要10天,10个人砌这堵墙只需要1天,而240个人砌这堵墙,只需要1个小时。 缩短计算时间的典型例子就是人类基因组计划。人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。美、法、德、日和中国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组测序计划。该计划要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对 1

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